Kristal waktu

sistem kuantum partikel yang salah satu tingkat energi terendahnya tercapai saat partikel-partikelnya mengalami gerakan berulang

Dalam fisika benda terkondensasi, kristal waktu adalah sistem kuantum partikel yang salah satu tingkat energi terendahnya tercapai saat partikel-partikelnya mengalami gerakan berulang. Sistem semacam ini tidak dapat kehilangan energinya ke lingkungan, dan berhenti karena sudah berada dalam keadaan dasar kuantumnya. Jadi, gerakan partikel tidak benar-benar mewakili energi kinetik selayaknya bentuk gerakan lain, ia justru memiliki "gerakan tanpa energi". Keberadaan kristal waktu pertama kali diusulkan secara teoretis oleh Frank Wilczek pada tahun 2012. Kristal waktu merupakan analogi dari benda kristal, tetapi berada dalam dimensi waktu, alih-alih tersusun secara berulang dalam dimensi ruang seperti kristal pada umumnya. Beberapa kelompok berbeda telah mendemonstrasikan materi dengan evolusi periodik yang stabil dalam sistem yang bergerak secara periodik.[1][2][3][4][5] Dalam implementasi praktikal, kristal waktu suatu hari nanti mungkin dapat dimanfaatkan dalam teknologi memori kuantum.[6]

Frank Wilczek, penerima hadiah nobel yang pertama kali mengusulkan keberadaan kristal waktu secara teoretis.

Pembentukan kristal di alam merupakan manifestasi dari pemutusan simetri spontan, yang terjadi ketika keadaan energi terendah dari suatu sistem kurang simetris dibandingkan persamaan yang mengatur sistem tersebut. Dalam keadaan dasar kristal, simetri translasi kontinu dalam ruang akan rusak dan digantikan oleh simetri diskrit yang lebih rendah dari kristal periodik. Hukum fisika sebenarnya bersifat simetris di bawah translasi berkesinambungan dalam ruang dan waktu. Namun, pada tahun 2012 muncul sebuah pertanyan mengenai kemungkinan untuk dengan sementara mematahkan simetri ini, dan menciptakan "kristal waktu" yang tahan terhadap entropi.[1]

Jika simetri translasi waktu diskrit rusak (yang dapat diwujudkan dalam sistem yang digerakkan secara berkala), maka sistem tersebut disebut sebagai kristal waktu diskrit. Sebuah kristal waktu diskrit tidak akan pernah mencapai kesetimbangan termal, karena merupakan jenis materi atau fase materi tak setimbang. Pemutusan simetri waktu hanya dapat terjadi pada sistem yang tak setimbang.[5] Kristal waktu diskrit sebenarnya telah diamati di laboratorium fisika sejak tahun 2016 (hasil penelitiannya diterbitkan pada tahun 2017). Salah satu contoh kristal waktu yang menunjukkan ketidakseimbangan dengan simetri waktu rusak adalah cincin ion bermuatan yang terus berputar dalam keadaan energi terendah.[6]

SejarahSunting

Gagasan mengenai kristal waktu terkuantisasi pertama kali dicetuskan pada tahun 2012 oleh Frank Wilczek,[7][8] peraih penghargaan Nobel dan profesor di MIT. Pada tahun 2013, Xiang Zhang, seorang insinyur nanoteknologi di University of California, Berkeley, dan timnya mengungkapkan gagasan mengenai pembuatan kristal waktu dalam bentuk cincin ion bermuatan yang terus berputar.[9][10]

Menanggapi Wilczek dan Zhang, Patrick Bruno (European Synchrotron Radiation Facility) dan Masaki Oshikawa (Universitas Tokyo) menerbitkan beberapa artikel yang menyatakan bahwa kristal ruang-waktu mustahil untuk diciptakan.[11][12]

ReferensiSunting

  1. ^ a b Zakrzewski, Jakub (15 October 2012). "Viewpoint: Crystals of Time". physics.aps.org. APS Physics. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2 February 2017. 
  2. ^ Sacha, Krzysztof (2015). "Modeling spontaneous breaking of time-translation symmetry". Physical Review A. 91 (3): 033617. arXiv:1410.3638 . Bibcode:2015PhRvA..91c3617S. doi:10.1103/PhysRevA.91.033617. ISSN 1050-2947. 
  3. ^ Khemani et al. (2016)
  4. ^ Else et al. (2016).
  5. ^ a b Richerme, Phil (January 18, 2017). "How to Create a Time Crystal". Physics. American Physical Society. 10: 5. Bibcode:2017PhyOJ..10....5R. doi:10.1103/Physics.10.5 . Diakses tanggal 5 April 2021. 
  6. ^ a b "Physicists Create World's First Time Crystal". 
  7. ^ Wilczek, Frank (2012). "Quantum Time Crystals". Physical Review Letters. 109 (16): 160401. arXiv:1202.2539 . Bibcode:2012PhRvL.109p0401W. doi:10.1103/PhysRevLett.109.160401. ISSN 0031-9007. PMID 23215056. 
  8. ^ Shapere, Alfred; Wilczek, Frank (2012). "Classical Time Crystals". Physical Review Letters. 109 (16): 160402. arXiv:1202.2537 . Bibcode:2012PhRvL.109p0402S. doi:10.1103/PhysRevLett.109.160402. ISSN 0031-9007. PMID 23215057. 
  9. ^ See Li et al. (2012a, 2012b).
  10. ^ Wolchover, Natalie (25 April 2013). "Perpetual Motion Test Could Amend Theory of Time". quantamagazine.org. Simons Foundation. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2 February 2017. 
  11. ^ See Bruno (2013a) and Bruno (2013b).
  12. ^ Thomas, Jessica (15 March 2013). "Notes from the Editors: The Aftermath of a Controversial Idea". physics.aps.org. APS Physics. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2 February 2017. 

Artikel akademikSunting

BukuSunting

PersSunting

Pranala luarSunting